电气工程基础课程设计车间动力及照明设计专业：电气工程及其自动化班级：学生姓名：指导教师：完成时间：目录摘要 (3)1设计任务 (4)1.1设计题目 (4)1.2设计要求 (4)1.3设计依据 (4)2车间变电所负荷计算 (5)2.1车间负荷计算 (5)2.2 无功补偿计算 (8)3车间变电所系统设计 (9)3.1变电所主变压器台数和容量确定 (9)3.2车间变电所的所址和型式 (11)3.3车间变电所主接线方案设计 (12)3.4短路电流的计算 (14)3.4变电所一次设备的选择 (16)3.5电缆型号与敷设方式选择 (20)4二次回路与继电保护 (23)4.1二次回路方案的选择 (23)4.2二次回路方案的选择与继电保护的整定 (24)4.3变电所防雷保护和接地装置 (26)4.4变电所电气照明 (28)4.5车间配电线路布线方案的确定 (28)4.6线路导线及其配电设备和保护设备的选择 (29)5结束语 (33)6参考资料 (34)电气工程课程设计——车间动力及照明设计摘要电能是现代工业生产的主要能源和动力。

随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。

本次设计的题目为车间动力及照明的设计，考虑到题目的条件，决定采用建立车间变电所的方式给车间动力及照明供电。

因此，本次课程设计的主要工作为车间变电所的设计。

一个安全、经济的变电所，是极为重要的。

次车间的供电设计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定；防雷保护与接地装置的设计；车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择；以及电气照明的设计。

最后用autoCAD 给出了电路图的绘制。

1设计任务1.1设计题目车间动力及照明设计1.2设计要求1.计算低压配电线路的负荷以及选择电缆和导线；2.选择低压配电设备和保护设备；3.确定低压配电线路敷设方式；4.设计防雷与接地装置等。

1.3设计依据1．用电设备明细表用电设备明细表如图表1所示。

表1 用电设备明细表从本厂25/6kV 总降压站引入，距离400 米，6kV，出口容量100MV A，出线定时限过流保护，整定时间为 1.0 秒，要求供电系统功率因数在0.9 以上，在高压侧计量。

3.负荷等级车间负荷采用三级负荷。

2车间变电所负荷计算2.1车间负荷计算1.电力系统负荷计算的目的用电设备按其工作制，可分为长期连续工作制、短时工作制和反复短时工作制三类。

各用电设备电力负荷的大小也有很大的差别。

为了确定供电系统中各个环节的电力负荷大小，正确地选择供电系统中的各个元件，有必要对电力负荷进行统计计算。

通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各组成元件的负荷值，称为计算负荷。

计算负荷是供电设计的基本依据。

计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。

如果计算负荷确定过大，将使电器容量和导线截面选得过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，以致发生事故，同样给国家造成损失。

由此可见，正确确定计算负荷具有很大意义。

但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但很难准确地确定计算负荷的大小。

实际上，负荷也不是一成不变的。

因此，负荷计算只能力求切合实际，相对合理。

2.电力系统计算负荷的方法目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。

需要系数法简单方便，较适用于用电设备台数较多，各台设备容量相差不大的情况。

二项式法局限较大，应用于确定设备台数较少而容量差别较大的情况。

因此，此本次设计采用需要系数法确定计算负荷。

下面将需要系数法参数作简单介绍。

●用电设备的计算负荷P c：指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷。

●用电设备组的设备容量P s：指用电设备组的所有设备（不包括备用设备）的额定容量P N之和，即P s = ∑ P N。

●需要系数K ne：用电设备在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。

由于用电设备组的多数设备实际上不一定都同时运行，运行的设备又不太可能都满负荷，另外设备和配电线路都有有功功率损耗，所以用电设备的有功计算负荷应为：P c = K ne P s。

3.该车间计算负荷计算经查阅资料，用电设备明细表中设备序号1至设备序号17所列的各种机床可以为视为大批和流水作业生产的冷加工机床电动机。

取K ne1 = 0.25tan φ1 = 1.73对于电动单梁吊车，有其中，εN = 40%，取K ne2 = 0.3tan φ2 = 1.73对于三相墙壁插座，通风机，照明这三类设备，取K ne3 = 1tan φ3 = 0计算过程如下：1)冷加工机床：总容量：P s1 = 9 + 22 + 12 + 9 + 1.75 + 1.75 + 4.5 + 15 + 11 + 1.5 + 9 + 45 + 45 + 70 + 5.5 + 10 + 7.5 = 279.5kW有功计算负荷：P c1 = K ne1 × P s1 = 0.25 × 279.5 = 69.875kW无功计算负荷：Q c1 = P C1 tan φ1 = 69.875 × 1.73 = 120.884kvar2)电动单梁吊车: 总容量：有功计算负荷：P c2 = K ne2 × P s2 = 0.3 × 15.81 = 4.743kW无功计算负荷：Q c2 = P C2 tan φ2 = 4.74 × 1.73 = 8.200kvar3)三相墙壁插座，通风机与照明：总容量：P s3 = 135 + 10 + 10 = 155kW有功计算负荷：P c3 = K ne3 × P s3 = 1 × 155 = 155kW无功计算负荷：Q c3 = P C3 tan φ3 = 0kvar取有功计算负荷同时系数KΣ = 0.9，无功计算负荷同时系数KΣ = 0.95。

求得车间总的计算负荷：P c = KΣ × （P c1 + P c2 + P c3）= 0.9 × （69.875 + 4.743 + 155）= 206.6kWQ c = KΣ × （Q c1 + Q c2 + Q c3）= 0.95 × (120.884 + 8.200）= 129.08kvar 视在计算负荷：功率因数：2.2无功补偿计算1.无功补偿的目的变电所的无功功率补偿的目的是为了减小通过变压器、线路和开关的无功功率，从而减小这些元件的规格，降低变压器、线路的功率损耗和电压损耗。

变电所功率因数降低是由于有大量的感应电机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到工厂规定的功率因数要求时，则考虑人工补偿。

在变压器低压侧装设了无功补偿装置后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选择得小一些。

这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支。

2.无功补偿的方法及计算变电所普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。

它一般分为三种：高压集中补偿、低压集中补偿、低压分散补偿。

在 2.1节中，求得用电设备的功率因数cos φ = 0.848 < 0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗Q T 远大于其有功功率损耗P T，一般Q T (4~5)P T，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90。

因此需要功率补偿，下面给出功率补偿的计算。

用电设备功率因数应略大于0.9。

取功率因数：cosφ′ = 0.95Q C = P c(tan φ − tan φ′) = 50.78kvar补偿后总的视在功率为：3车间变电所系统设计3.1变电所主变压器台数和容量确定变压器是车间变电所当中重要的关键设备之一, 变压器的正确选择对车间变电所的可靠运行以及节约建设资金都具有非常重要的意义, 因此正确选择变压器是建设车间变电所必不可少的一个重要环节。

1.主变压器台数确定原则●对于带有一、二级负荷的变电所, 当一、二级负荷较多时, 应设两台以上变压器；当只有少量一、二级负荷, 并能从邻近变电所取得低压备用电源时,可采用一台变压器。

●对于带有三级负荷的变电所, 当负荷较少时采用一台变压器; 当负荷较大,一台变压器不能满足需要时, 采用两台及以上变压器；当昼夜负荷或季节性负荷变化大,选用一台变压器在技术经济上不合理时, 宜选用两台变压器。

●如果单相负荷使变压器三相负荷的不平衡率超过 25% 时, 宜设单相变压器。

●电力和照明一般由共同的变压器供电, 但若共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时, 可考虑设置照明专用的变压器。

●如果冲击性负荷较大, 严重影响电能质量时, 应设专门变压器对冲击性负荷供电。

考虑到本车间负荷只有三级负荷并且负荷较少，一台变压器足以满足生产需要，故选用1台变压器即可。

2.变压器容量确定原则●变压器容量应根据计算负荷选择。

对于平衡供电的单台变压器，负荷率一般取85%左右；对于昼夜或季节性波动较大的负荷供电的变压器, 其容量与台数应考虑运行合理，并可以在高峰时适当过载运行；对短时负荷供电的变压器要充分利用其过载能力。

●两台或两台以上的变压器，当其中一台停电后，其余变压器应能保证全部一级负荷及大部分二级负荷的用电。

●变压器的容量还应根据电动机起动电流或其它负荷冲击的条件进行验算。

●选择变压器容量应考虑低压电器的短路工作条件。

单台变压器容量不宜大于1000KVA，若负荷较大而集中，低压电器元件允许，运行亦合理时，也可选用更大容量的变压器。

2.该车间主变压器容量计算由 2.1 知，补偿后变电所低压侧的有功计算负荷为：P c = KΣ × （P c1 + P c2 + P c3）= 206.6kW由 2.2 知，补偿后变电所低压侧的无功计算负荷为：Q c − Q C = 129.08 − 50.78 = 78.3kvar由2.2 知，补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：变压器的功率损耗为：∆P T ≈ 0.015S C′ = 0.015 × 220.94 = 3.31kW变电所高压侧的计算负荷为3.变压器的选型基于以上关于变压器选型的讨论和计算，选择型号为S11-250/10 低损耗节能变压器。

高压：10(6、6.3、10、10.5、11) ，低压：0.4kV 联结组：Yy n0 或Dy n11，调压范围：±5%或±2×2.5%。